基于笼型硅氧烷的新型功能性树枝状分子的设计合成及其在高分子纳米杂化材料中的应用研究

Cage siloxane, consisting of polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) or spherosilicates, denotes an well-defined organic-inorganic molecule containing cage-like core and substituents attached to each vertex of the core. Functionalized cage siloxane plays an important role in the building up organic-inorganic hybrid materials. In recent years, the project applicant has done some works in the functionalization of cage siloxanes and their preparation of hybrid materials, and has synthesized a series of mono-,bi- and octafunctionalization cage siloxanes and prepared some hybrid materials based on cage siloxanes，these results were published in JACS，Chem. Eur. J., Macromolecules and so on. In this project,the applicant intends to design and synthesize a series of new functional dendrimers based on cage siloxane and uses these dendrimers as basic building blocks to prepare hybrid materials via polymerization, host-guest complex and sol-gel method. This project is proposed on the basis of the applicant,s previous work, is a continuation of previous work and in-depth.

笼型硅氧烷是一类具有清晰笼型结构的有机-无机杂化分子，它包括两类，即多面齐聚的硅倍半氧烷（POSS）和球型硅酸盐（Spherosilicate）。功能化的笼型硅氧烷在构筑有机-无机纳米杂化材料中发挥着重要作用。近年来，项目申请人在笼型硅氧烷的功能化及其杂化材料的制备方面作了一些工作，相继合成了一系列新型的单官能化、双官能化和八官能化的笼型硅氧烷单体并制备了一些杂化材料, 这些结果发表在 《美国化学会杂志》 、《欧洲化学》、《大分子》等著名刊物上。 在本项目中，申请者拟设计合成一些新型的基于笼型硅氧烷的功能性树枝状分子; 然后，以这些树枝状大分子为基本骨架结构单元，通过高分子聚合的方法、主体-客体络合以及溶胶-凝胶法等途径来制备高分子纳米杂化材料。本项目是在申请人已有的研究工作基础上的延续和深入。

四年来，项目负责人在笼型硅氧烷 (POSS) 的合成、功能化及其杂化材料领域做了深入和系统的工作，实现了这个领域若干个重要突破，取得了系列原创性学术成果，得到了国际同行的高度关注和认可, 已经在国际上形成了自己的研究特色，我们在这一领域的研究处于国际先进水平。这些结果分别发表在«欧洲化学»、«材料化学»和«大分子快讯»等著名学术刊物上，以通讯作者身份发表高质量的SCI论文 26篇。这些学术成果主要体现在以下两个方面：一、新型POSS单体合成，先后在国际上首次合成了八元偶氮、八元肉桂酸酯、八元咪唑盐、八元溴苯、二酮等功能化的POSS单体；二、先后利用Heck 和F-C等反应制备了若干个基于POSS的多孔材料体系；发明了几种有效制备具有多级孔和双峰结构的POSS基多孔材料的方法；并探讨这些功能性POSS基多孔聚合物在气体存储与分离、废水处理及化学传感方面的应用。